【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及保温材料，具体是一种多孔陶瓷微珠及其制备方法。
技术介绍
1、多孔陶瓷微珠是一种内部具有多孔结构、表面覆盖致密釉层的新型轻质陶瓷材料，具有密度低、强度高，保温隔热和吸附性能优异等特点，广泛应用在高性能隔热材料、声学吸收和减震、化学催化剂载体和特种建筑材料等领域。多孔陶瓷微珠以矿山尾矿或工业废渣为主要原料，添加少量的有机物质、碳酸盐和碳化硅作为高温发泡剂。在烧结过程中，当温度上升至1000℃-1300℃之间，部分矿物质开始熔融，形成具有适当黏度的液相，该液相有效堵塞微珠表面的气孔，阻止内部气体的逸出，并赋予微珠一定的可塑性。此时原料中的发泡剂释放出气体（如co2、h2o等），促使微珠体积膨胀，如此形成具有多孔结构的陶瓷微珠。
2、制备多孔陶瓷微珠通常需要在较高温度下进行，导致整个生产过程能耗巨大，能源消耗成本占总成本的85%。大量的能源需求通常依靠煤炭和天然气等化石燃料，这不仅增加了生产成本，还引发了大量的碳排放，对环境产生了显著的负面影响。在“双碳”目标的背景下，开发低温发泡技术对于多孔陶瓷微珠的生产具有重要的现实意义。通过采用低温发泡剂，不仅能显著降低能耗和生产成本，还能减少碳排放，推动整个行业朝着环保、节能的方向发展。
3、开发低温发泡技术的关键在于如何在较低温度下使微珠坯体形成适当黏度的液相，获得较好的可塑性。目前，常见做法是在原料中添加黏土，以赋予微珠坯体一定的可塑性，同时采用微波快速加热的方法制备多孔陶瓷坯体微珠。然而，黏土赋予坯体的可塑性较差，导致制备的多孔微珠中多为显气孔，且球
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多孔陶瓷微珠的制备方法，具体如下：将陶瓷微珠原料、粘合剂、助烧剂和发泡剂混合均匀，再向其中加入水后，通过造粒机造粒并筛分，得到陶瓷微珠坯体，将陶瓷微珠坯体在110℃～130℃下发泡大于10分钟，最后，在700℃～900℃下烧结，制得多孔陶瓷微珠。
2、进一步的，所述陶瓷微珠原料包括粉煤灰、珍珠岩尾矿、污泥、铝灰中的至少一种。
3、进一步的，所述助烧剂是玻璃粉，其作用是降低液相形成的温度。
4、进一步的，所述发泡剂包括碳酸氢铵、洗衣粉、酵母粉中的至少一种。
5、进一步的，所加水的质量为陶瓷微珠原料、粘合剂、助烧剂和发泡剂总质量的18%~60%。
6、进一步的，所述造粒机为挤压造粒机、滚筒造粒机、喷雾干燥造粒机中的一种。
7、在110℃～130℃下发泡机制，此温度下热处理后的羧酸镁软化，赋予陶瓷微珠可塑性。同时，发泡剂分解产生大量气体，促使陶瓷微珠形成多孔结构。此外，热处理后的羧酸镁与硼酸发生酯化反应，生成网状结构的羧酸镁硼酯，赋予多孔陶瓷微珠坯体的力学强度。
8、进一步的，所述粘合剂采用如下方法制备：首先将柠檬酸溶液和镁基化合物按比例混合反应，反应时间不少于1h，将反应后所得到的溶液置于烘箱中，在180～200℃条件下热处理不少于10个小时，得到固体产物，即热处理后的羧酸镁；接着，将所述热处理后的产物与硼酸按4:1的质量比混合，最终得到用于发泡法制备多孔陶瓷微珠的粘合剂；
9、进一步的，粘合剂的制备中，所述柠檬酸溶液是将一水柠檬酸与去离子水按4：5的质量比混合，水浴加热至75～85℃，使柠檬酸充分溶解得到的；
10、进一步的，粘合剂的制备中，所述镁基化合物为轻烧氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁中的一种；
11、进一步的，粘合剂的制备中，所述柠檬酸溶液和镁基化合物的混合比例是指，当镁基化合物为轻烧氧化镁时，柠檬酸溶液与轻烧氧化镁的质量比为1:0.29；当镁基化合物为氢氧化镁时，柠檬酸溶液与氢氧化镁的质量比为1: 0.41；当镁基化合物为碳酸镁时，柠檬酸溶液与碳酸镁的质量比为1:0.55。
12、进一步的，粘合剂的制备中，柠檬酸溶液和镁基化合物反应生成白色沉淀物，该白色沉淀物为羧酸镁；
13、进一步的，粘合剂的制备中，所述热处理后的羧酸镁为粉末状。
14、所述热处理的目的是去除反应产物羧酸镁中的结晶水和自由水，使其具有粘结性能；所述粘合剂的粘合机制是指羧酸镁常温下遇水会形成具有粘结性质的含结晶水的羧酸镁。
15、本专利技术还提供一种按照上述制备方法所得到的多孔陶瓷微珠，所述多孔陶瓷微珠内部具有多孔结构，表面覆盖致密釉层。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术制备的多孔陶瓷微珠，采用特殊制备的粘合剂，能够显著降低发泡温度和生产成本，既具有赋予多孔陶瓷微珠坯体可塑性的作用，又具有赋予多孔陶瓷微珠坯体强度的作用，可以提高多孔陶瓷微珠的球形度，具有显气孔率低和堆积密度低优点，工艺适合工业化生产，环保无毒，对环境友好；用途广泛，可以应用制备煤灰多孔陶瓷微珠、赤泥多孔陶瓷微珠、尾矿多孔陶瓷微珠、污泥多孔陶瓷微珠、垃圾多孔陶瓷微珠等。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将陶瓷微珠原料、粘合剂、助烧剂和发泡剂混合均匀，再向其中加入水后，通过造粒机造粒并筛分，得到陶瓷微珠坯体，将陶瓷微珠坯体在110℃～130℃下发泡大于10分钟，最后，在700℃～900℃下烧结，制得多孔陶瓷微珠；
2.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸溶液是将一水柠檬酸与去离子水按4：5的质量比混合，水浴加热至75～85℃，使柠檬酸充分溶解得到的。
3.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述镁基化合物为轻烧氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁中的一种。
4.如权利要求3所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸溶液和镁基化合物按比例混合，具体的，当镁基化合物为轻烧氧化镁时，二者质量比为1:0.29；当镁基化合物为氢氧化镁时，二者质量比为1:0.41；当镁基化合物为碳酸镁时，二者质量比为1:0.55。
5.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，柠檬酸溶液和镁基化合物混合反应生成白色沉淀物，所述白色沉淀物为羧酸镁
6.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述陶瓷微珠原料包括粉煤灰、珍珠岩尾矿、污泥、铝灰中的至少一种；所述助烧剂是玻璃粉；所述发泡剂包括碳酸氢铵、洗衣粉、酵母粉中的至少一种。
7.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所加水的质量为陶瓷微珠原料、粘合剂、助烧剂和发泡剂总质量的18%~60%。
8.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述造粒机为挤压造粒机、滚筒造粒机、喷雾干燥造粒机中的一种。
9.如权利要求1~8任一项所述制备方法所得到的多孔陶瓷微珠。
10.如权利要求9所述的多孔陶瓷微珠，其特征在于：所述多孔陶瓷微珠内部具有多孔结构，表面覆盖致密釉层。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将陶瓷微珠原料、粘合剂、助烧剂和发泡剂混合均匀，再向其中加入水后，通过造粒机造粒并筛分，得到陶瓷微珠坯体，将陶瓷微珠坯体在110℃～130℃下发泡大于10分钟，最后，在700℃～900℃下烧结，制得多孔陶瓷微珠；
2.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸溶液是将一水柠檬酸与去离子水按4：5的质量比混合，水浴加热至75～85℃，使柠檬酸充分溶解得到的。
3.如权利要求1所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述镁基化合物为轻烧氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁中的一种。
4.如权利要求3所述的多孔陶瓷微珠的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸溶液和镁基化合物按比例混合，具体的，当镁基化合物为轻烧氧化镁时，二者质量比为1:0.29；当镁基化合物为氢氧化镁时，二者质量比为1:0.41；当镁基化合物为碳酸镁时，二者质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，殷超凡，李雪，杨俊瑞，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。